FR2890280A1

FR2890280A1 - Audio processing unit for sound reproducing stereo system, has psychoacoustic model linearizing response curve of loudspeaker enclosure according to direction of perception of sound by user

Info

Publication number: FR2890280A1
Application number: FR0508772A
Authority: FR
Inventors: Laurent Fusilier
Original assignee: ELSI INGENIERIE SARL
Current assignee: ELSI INGENIERIE SARL
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2007-03-02

Abstract

The unit has a psychoacoustic model whose parameters are modified by a user, and a filter assembly for digital filtering amplitude and phase of an audio signal based on its frequency, where the model and the filter assembly are provided to each of low frequency and high frequency loudspeakers (HPb, HPh) in upstream of power amplifiers (AP). The filter assembly includes a finite impulse response (FIR) filter or FIR-infinite impulse response (FIR-IIR) hybrid filter. The model linearizes a response curve of a loudspeaker enclosure according to a direction of perception of sound by a user. Independent claims are also included for the following: (1) an audio processing method for linearizing a stereo system (2) a method for calibrating an audio processing unit.

Description

La présente invention concerne une unité de traitement audio deThe present invention relates to an audio processing unit for

correction, de compensation et de linéarisation du signal audio pour une chaîne audio de reproduction sonore comprenant au moins une enceinte correction, compensation and linearization of the audio signal for a sound reproduction audio system comprising at least one loudspeaker

acoustique de reproduction sonore et le procédé de linéarisation mis en oeuvre. sound reproduction acoustics and the linearization process used.

L'invention se rapporte plus particulièrement à un filtrage numérique en amplitude et en phase adapté à chaque haut-parleur, ce qui permet de linéariser, au sens psychoacoustique, la courbe de réponse d'une enceinte acoustique, de manière automatique, semi-automatique ou totalement contrôlée par l'utilisateur. L'invention décrit également le processus d'étalonnage de ce procédé de linéarisation. The invention relates more particularly to digital amplitude and phase filtering adapted to each loudspeaker, which makes it possible to linearize, in the psychoacoustic sense, the response curve of an acoustic enclosure, automatically, semi-automatically. or totally controlled by the user. The invention also describes the calibration process of this linearization method.

Une enceinte acoustique, qui comprend un ou plusieurs haut-parleurs, est généralement prévue pour restituer un son enregistré par un ou plusieurs microphones. An acoustic enclosure, which comprises one or more loudspeakers, is generally provided to reproduce a sound recorded by one or more microphones.

Un son, qu'il soit audible ou non par l'homme, est créé par une variation de pression acoustique. Pour son enregistrement et sa diffusion, un son est habituellement transformé en signal électrique par des microphones. Ensuite, ce signal électrique est retransformé en son par une enceinte acoustique. Ceci s'effectue par la vibration de la membrane du ou des haut-parleurs de l'enceinte, qui créent une onde de pression acoustique provenant de l'excitation par le signal électrique. A sound, whether audible or not by humans, is created by a variation in sound pressure. For its recording and broadcasting, a sound is usually transformed into an electrical signal by microphones. Then, this electrical signal is transformed back into sound by an acoustic speaker. This is done by the vibration of the membrane of the loudspeaker (s) of the enclosure, which creates an acoustic pressure wave resulting from the excitation by the electrical signal.

Les microphones et les haut-parleurs n'étant pas parfaits, la transformation d'un son en signal électrique puis la restitution de ce dernier sous forme de son introduisent des distorsions et des nonlinéarités affectant la fidélité sonore de reproduction. The microphones and the loudspeakers not being perfect, the transformation of a sound into an electrical signal and then the restitution of the latter in the form of sound introduce distortions and nonlinearities affecting the sound fidelity of reproduction.

Il est donc souhaité que les systèmes d'enregistrement, de reproduction ou de diffusion sonore soient le plus fidèles possible, c'est-à-dire qu'ils soient acoustiquement neutres. It is therefore desired that the sound recording, reproduction or broadcasting systems be as faithful as possible, that is to say that they be acoustically neutral.

Cependant, en pratique, il est très difficile de fabriquer des microphones et des haut-parleurs qui soient acoustiquement neutres. Les transducteurs électroacoustiques et les enceintes acoustiques sont aujourd'hui reconnus comme étant les éléments les plus imparfaits d'un ensemble de restitution sonore. However, in practice it is very difficult to manufacture microphones and speakers which are acoustically neutral. Electroacoustic transducers and loudspeakers are today recognized as being the most imperfect elements of a sound reproduction system.

Un premier but de l'invention est de traiter le signal audio pour que lors de sa transformation en onde de pression acoustique le son soit restitué le plus fidèlement possible indépendamment des défauts d'un haut- parleur. A first aim of the invention is to process the audio signal so that, during its transformation into an acoustic pressure wave, the sound is reproduced as faithfully as possible regardless of the defects of a loudspeaker.

En outre, à cause de contraintes mécaniques liées principalement à l'inertie des membranes des haut-parleurs, on distingue des haut-parleurs spécifiques pour les basses fréquences et d'autres spécifiques pour les hautes fréquences. En effet, en tant que transducteur électromécanique, un haut- parleur présente une association de moyens mécaniques et électromécaniques qui ne permettent pas seuls de reproduire toute la plage des fréquences audibles par l'homme avec une haute fidélité. Ainsi, dans le cas de la reproduction sonore, il est courant d'utiliser au moins deux haut-parleurs installés dans une enceinte acoustique, couvrant chacun une bande de fréquences déterminée par un filtre électronique de séparation disposé en amont. Le couplage des haut-parleurs permet alors de couvrir tout le spectre de fréquences audibles par l'homme. Il se pose alors le problème de la restitution des sons provenant d'une source unique à l'aide de plusieurs haut-parleurs spécifiques. Cependant, une des caractéristiques des haut-parleurs est qu'ils génèrent souvent des niveaux de pression acoustiques différents en fonction de la fréquence d'excitation, alors qu'idéalement le niveau de pression acoustique devrait être le même quelle que 2890280 3 soit la fréquence. De plus, les foyers acoustiques de chaque haut-parleur sont souvent placés sur un plan différent et à une hauteur différente les uns par rapport aux autres. Les sons émis n'ont donc pas la même origine spatiale. Idéalement, les foyers acoustiques des haut-parleurs devraient être superposés c'est-à-dire être coaxiaux dans les trois plans. In addition, due to mechanical constraints linked mainly to the inertia of the speaker membranes, there are specific speakers for low frequencies and others specific for high frequencies. In fact, as an electromechanical transducer, a loudspeaker presents a combination of mechanical and electromechanical means which do not on their own make it possible to reproduce the entire range of frequencies audible by man with high fidelity. Thus, in the case of sound reproduction, it is common practice to use at least two loudspeakers installed in an acoustic enclosure, each covering a frequency band determined by an electronic separation filter arranged upstream. Coupling the loudspeakers then makes it possible to cover the entire spectrum of frequencies audible by humans. The problem then arises of reproducing sounds from a single source using several specific loudspeakers. However, one of the characteristics of loudspeakers is that they often generate different sound pressure levels depending on the excitation frequency, whereas ideally the sound pressure level should be the same regardless of the frequency. . In addition, the acoustic foci of each speaker are often placed on a different plane and at a different height from each other. The sounds emitted therefore do not have the same spatial origin. Ideally, the acoustic foci of the loudspeakers should be superimposed, that is to say be coaxial in the three planes.

Enfin, les filtres électroniques traditionnels de séparation des signaux induisent, par conception, des distorsions sous forme de décalages temporels variables en fonction de la fréquence, communément appelés déphasages. Ces distorsions sont généralement admises ou ignorées par les gens du métier car l'appareil auditif humain y est plus ou moins sensible, comme cela sera expliqué par la suite. Finally, traditional electronic signal separation filters induce, by design, distortions in the form of variable time shifts as a function of frequency, commonly called phase shifts. These distortions are generally accepted or ignored by those skilled in the art because the human hearing apparatus is more or less sensitive to them, as will be explained later.

A titre d'exemple, un instrument de musique peut produire à lui seul un son contenant des fréquences graves et aiguës et ce son est émis d'un seul point de l'espace. Lorsque ce son est reproduit par une enceinte acoustique conventionnelle, la partie grave est reproduite par un hautparleur et la partie aiguë est reproduite par un autre parleur. A la reproduction, l'origine des fréquences n'est donc plus ponctuelle et le son reproduit n'est alors pas perçu comme le son original. For example, a musical instrument can produce on its own a sound containing low and high frequencies and this sound is emitted from a single point in space. When this sound is reproduced by a conventional loudspeaker, the bass part is reproduced by one speaker and the high part is reproduced by another speaker. During reproduction, the origin of the frequencies is therefore no longer punctual and the reproduced sound is then not perceived as the original sound.

Un second but de l'invention est de réaliser une mise en phase des hautparleurs de sorte que les ondes de pression qu'ils génèrent fusionnent et que le lobe de rayonnement de l'enceinte soit homogène principalement aux fréquences de couplage, et aux fréquences proches du couplage définies par les filtres de séparation. A second object of the invention is to achieve a phasing of the loudspeakers so that the pressure waves which they generate merge and that the radiation lobe of the enclosure is homogeneous mainly at the coupling frequencies, and at close frequencies. of the coupling defined by the separation filters.

Avantageusement, il peut également être intéressant d'inclure des contraintes extérieures dans les critères à minimiser, par exemple des critères liés à l'environnement d'écoute. Ainsi, un but subsidiaire de l'invention consiste à minimiser les distorsions introduites par la salle dans laquelle le signal sonore est reproduit. Advantageously, it may also be advantageous to include external constraints in the criteria to be minimized, for example criteria related to the listening environment. Thus, a subsidiary aim of the invention consists in minimizing the distortions introduced by the room in which the sound signal is reproduced.

Les différents buts de l'invention reviennent à traiter le signal audio pour qu'il soit rendu en onde acoustique le plus fidèlement possible en tenant compte de la psychoacoustique, c'est-à-dire de la science traitant des sensations auditives en fonction de l'excitation sonore. The various aims of the invention amount to processing the audio signal so that it is rendered as an acoustic wave as faithfully as possible, taking account of psychoacoustics, that is to say of the science treating auditory sensations as a function of sound excitement.

Pour résoudre ce problème technique, diverses solutions ont été proposées. On connaît par exemple les appareils de la société SIGTECH ou les TCS et RCS de la société américaine TACT qui divulguent une linéarisation automatique du global amplificateurs-haut-parleurs-enceintes-salle. Dans ceux-ci, s'effectue une correction en amont à partir d'une mesure de référence prise au lieu d'écoute. La correction est globale et s'adapte à toutes les configurations existantes. Cependant, ce système ne permet pas d'étalonnage individuel des haut-parleurs et, du fait de la linéarisation de toute la bande audio, la réponse temporelle du filtrage est relativement longue, ce qui pénalise la reproduction des transitoires et détériore la reproduction des hautes fréquences. En outre ces procédés n'utilisent aucun modèle psychoacoustique pour optimiser la chaîne de reproduction audio conformément aux caractéristiques de l'organe auditif humain. To solve this technical problem, various solutions have been proposed. For example, the devices from the company SIGTECH or the TCS and RCS from the American company TACT are known, which disclose an automatic linearization of the overall amplifiers-loudspeakers-speakers-room. In these, an upstream correction is made on the basis of a reference measurement taken instead of listening. The correction is global and adapts to all existing configurations. However, this system does not allow individual speaker calibration and, due to the linearization of the entire audio band, the temporal response of the filtering is relatively long, which penalizes the reproduction of transients and deteriorates the reproduction of the highs. frequencies. Furthermore, these methods do not use any psychoacoustic model to optimize the audio reproduction chain in accordance with the characteristics of the human hearing organ.

On connaît également le système HANIWA de la société japonaise KUBOTEK qui concerne une enceinte active numérique comportant des lignes à retard en amont de chaque amplificateur qui alimente les haut-parleurs. HANIWA utilise des filtres égaliseurs qui ne compensent que les distorsions d'amplitude présentées par les haut-parleurs. Cette linéarisation de la réponse de chaque haut-parleur est effectuée par des égaliseurs utilisant des filtres à réponse impulsionnelle infinie (IIR) qui ont pour particularité d'induire des distorsions de phase. Ainsi, HANIWA ne tient pas compte des problèmes de linéarité de phase. Enfin, aucun modèle psychoacoustique n'est intégré pour optimiser le système conformément aux caractéristiques du système auditif humain. The HANIWA system from the Japanese company KUBOTEK is also known, which relates to an active digital loudspeaker comprising delay lines upstream of each amplifier which supplies the loudspeakers. HANIWA uses equalizer filters which only compensate for amplitude distortions presented by the speakers. This linearization of the response of each loudspeaker is carried out by equalizers using filters with infinite impulse response (IIR) which have the particularity of inducing phase distortions. Thus, HANIWA does not take into account the problems of phase linearity. Finally, no psychoacoustic model is integrated to optimize the system according to the characteristics of the human hearing system.

On connaît aussi le dispositif de calibration acoustique multicanaux (MCACC) de la société japonaise PIONEER qui utilise un principe de mesure et de correction automatique de tonalité. Ce système utilise un microphone de mesure étalon qui lui permet d'évaluer globalement les distorsions de l'ensemble de la chaîne audio et les résonances de la salle d'écoute. Il effectue ensuite une égalisation approximative afin de limiter les distorsions acoustiques de l'ensemble et ainsi améliorer le plaisir d'écoute et minimiser la fatigue auditive. Ce système, proposant une correction imparfaite de l'ensemble amplificateur-haut-parleursenceinte-salle, ne permet pas de réaliser un étalonnage des haut- parleurs individuellement et n'utilise aucun modèle psychoacoustique afin d'optimiser l'égalisation au sens perceptuel. The multichannel acoustic calibration device (MCACC) from the Japanese company PIONEER is also known, which uses a principle of measurement and automatic tone correction. This system uses a standard measurement microphone which allows it to comprehensively assess the distortions of the entire audio system and the resonances of the listening room. It then performs an approximate equalization in order to limit the acoustic distortions of the whole and thus improve listening pleasure and minimize hearing fatigue. This system, proposing an imperfect correction of the amplifier-speaker-speaker-room assembly, does not allow calibration of the speakers individually and does not use any psychoacoustic model in order to optimize the equalization in the perceptual sense.

On connaît également le dispositif de la société américaine BSS AUDIO qui est un système de filtrage actif numérique à filtres paramétrables en type et ordre. Il ne permet toutefois que de limiter la bande de fréquences attribuée à chaque haut-parleur et ne permet pas de pré- compenser en amont les défauts de la réponse en amplitude et en phase des hautparleurs. The device from the American company BSS AUDIO is also known, which is a digital active filtering system with filters that can be configured in type and order. However, it only makes it possible to limit the frequency band allocated to each loudspeaker and does not make it possible to pre-compensate upstream the defects in the amplitude and phase response of the loudspeakers.

Enfin, on connaît la série d'appareils G de la société anglaise Boothroyd Stuart Meridian, qui intègre un procédé de correction des modes de résonance propres de la salle d'écoute. Ce système est relativement basique, il utilise un banc de filtres réjecteurs numériques. Dans ce cas, le signal audio d'origine est amputé des fréquences correspondant aux fréquences de résonance de la salle. Le principe est que si ces fréquences ne sont pas produites par les haut-parleurs, elles ne viendront pas exciter les modes de résonance acoustique de la salle d'écoute et n'induiront pas de nuisance sonore. Finally, we know the series of G devices from the English company Boothroyd Stuart Meridian, which incorporates a process for correcting the resonance modes specific to the listening room. This system is relatively basic, it uses a bank of digital rejector filters. In this case, the original audio signal is cut off from the frequencies corresponding to the resonant frequencies of the room. The principle is that if these frequencies are not produced by the loudspeakers, they will not come to excite the acoustic resonance modes of the listening room and will not induce noise pollution.

De fait, le système proposé par la société Boothroyd Stuart Meridian est destructeur par suppression d'information, mais permet d'améliorer le plaisir d'écoute dans une salle à l'acoustique médiocre. In fact, the system proposed by the company Boothroyd Stuart Meridian is destructive by suppressing information, but makes it possible to improve listening pleasure in a room with poor acoustics.

Il est à noter que les procédés existants de linéarisation de la réponse globale système-de- diffusion-local-d'écoute améliorent le confort d'écoute en un point particulier du lieu d'écoute. Plus la zone d'écoute à optimiser est vaste, plus la qualité de cette linéarisation se dégrade. It should be noted that the existing methods of linearization of the overall response system-of-distribution-local-listening improve the listening comfort at a particular point of the listening place. The larger the listening area to be optimized, the more the quality of this linearization deteriorates.

Pour résoudre ces différents problèmes techniques et combler les lacunes des systèmes existants, le système selon l'invention repose sur un procédé de pré-traitement et de couplage qui permet de réduire considérablement les distorsions de l'ensemble haut-parleurs-enceinte, au sens psychoacoustique (donc de la perception humaine), en agissant sur les trois paramètres suivants: - minimisation des distorsions audibles d'amplitude en fonction de la fréquence; - minimisation des distorsions audibles de phase en fonction de la fréquence; et - homogénéisation du rayonnement acoustique de l'enceinte en fonction de la fréquence. To solve these various technical problems and fill the gaps in existing systems, the system according to the invention is based on a pre-processing and coupling method which makes it possible to considerably reduce the distortions of the speaker-enclosure assembly, in the sense of psychoacoustic (therefore of human perception), by acting on the following three parameters: - minimization of audible amplitude distortions as a function of frequency; - minimization of audible phase distortions as a function of frequency; and - homogenization of the acoustic radiation from the enclosure as a function of the frequency.

Le système selon l'invention est basé sur un principe de prétraitement numérique pour une enceinte acoustique équipée d'au moins deux hautparleurs alimentés par des amplificateurs de puissance indépendants et formant un ensemble qui n'est pas acoustiquement neutre. Il consiste essentiellement en une compensation, en amont des amplificateurs de puissance qui alimentent les haut-parleurs, des distorsions audibles d'amplitude et de phase de chaque haut-parleur indépendamment par un ensemble de filtres pour le filtrage numérique en amplitude et en phase adapté à chaque haut-parleur permettant de linéariser, au sens psychoacoustique définit par un modèle, la courbe de réponse d'au moins une enceinte acoustique, de manière automatique, semi-automatique ou totalement contrôlée par l'utilisateur. L'ensemble de filtres constitue un système de filtrage numérique à structure hybride et à réponse inverse, au sens psychoacoustique, en amplitude et en phase en fonction de la fréquence. The system according to the invention is based on a principle of digital preprocessing for an acoustic enclosure equipped with at least two loudspeakers supplied by independent power amplifiers and forming an assembly which is not acoustically neutral. It essentially consists of a compensation, upstream of the power amplifiers which feed the loudspeakers, of the audible amplitude and phase distortions of each loudspeaker independently by a set of filters for digital filtering in amplitude and in phase adapted. with each loudspeaker making it possible to linearize, in the psychoacoustic sense defined by a model, the response curve of at least one loudspeaker, automatically, semi-automatically or totally controlled by the user. The set of filters constitutes a digital filtering system with a hybrid structure and reverse response, in the psychoacoustic sense, in amplitude and in phase as a function of frequency.

Il comprend également un procédé indépendant de calage temporel des sons émis par chaque haut-parleur afin d'améliorer le rayonnement de l'ensemble haut-parleurs-enceinte pour toutes les fréquences. It also includes an independent method of timing the sounds emitted by each loudspeaker in order to improve the radiation of the loudspeaker-enclosure assembly for all frequencies.

De ce fait, l'invention permet au concepteur d'enceinte acoustique de s'affranchir des contraintes liées à l'électronique (déphasage des filtres) et aux haut-parleurs (encombrement, disposition, bande passante) lors de la conception d'une enceinte acoustique. Cela permet la conception d'une enceinte acoustique optimisée du point de vue de son rayonnement acoustique par un placement plus favorable des haut-parleurs. De plus, le système proposé permet d'augmenter la bande de fréquences attribuée à chaque haut-parleur grâce à la linéarisation de ceux-ci en amplitude et en phase. Il est alors possible de concevoir des enceintes acoustiques intégrant moins de haut-parleurs spécialisés. Par exemple, dans un cas typique, deux haut-parleurs, un spécialisé dans la reproduction des graves et un spécialisé dans la reproduction des médium aiguës, peuvent suffire à couvrir toute la plage de fréquences audibles par l'homme. Moins il y a de haut-parleurs à intégrer, plus la conception de l'enceinte acoustique peut être optimisée et son lobe de rayonnement maîtrisé. As a result, the invention allows the acoustic enclosure designer to overcome the constraints associated with electronics (phase shift of filters) and loudspeakers (size, arrangement, bandwidth) when designing a acoustic speaker. This allows the design of an acoustic enclosure optimized from the point of view of its acoustic radiation by a more favorable placement of the speakers. In addition, the proposed system makes it possible to increase the frequency band allocated to each loudspeaker thanks to the linearization of these in amplitude and in phase. It is then possible to design acoustic enclosures incorporating fewer specialized speakers. For example, in a typical case, two loudspeakers, one specializing in bass reproduction and one specializing in high midrange reproduction, may be sufficient to cover the entire range of frequencies audible to humans. The fewer loudspeakers to integrate, the more the design of the loudspeaker can be optimized and its radiation lobe controlled.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est un diagramme schématique représentant les éléments constitutifs de l'unité de traitement audio de linéarisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe schématique d'une enceinte acoustique comportant deux types de haut-parleurs spécifiques; 15. la figure 3 est une vue schématique du rayonnement typique d'une enceinte acoustique qui présente des creux de pression acoustique dans certains angles à la fréquence de séparation et aux fréquences proches de la séparation définies par les filtres électroniques conventionnels; la figure 4 est une vue schématique du rayonnement de pression sonore uniforme typique d'une enceinte acoustique dont les haut-parleurs présentent un couplage optimal selon l'invention; 25. la figure 5 est un diagramme schématique représentant un synoptique de l'unité de l'invention en fonctionnement normal; et la figure 6 est un diagramme schématique représentant un synoptique du mode opératoire lors de l'étalonnage des haut-parleurs et de l'enceinte. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description which follows, description given with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic diagram showing the constituent elements of the processing unit audio linearization of the invention; FIG. 2 is a schematic sectional view of an acoustic enclosure comprising two types of specific loudspeakers; 15. Figure 3 is a schematic view of the typical radiation of an acoustic enclosure which exhibits sound pressure dips in certain angles at the separation frequency and at frequencies close to separation defined by conventional electronic filters; FIG. 4 is a schematic view of the radiation of uniform sound pressure typical of a loudspeaker whose loudspeakers exhibit optimum coupling according to the invention; 25. Figure 5 is a schematic diagram showing a block diagram of the unit of the invention in normal operation; and FIG. 6 is a schematic diagram showing a block diagram of the procedure when calibrating the speakers and the enclosure.

la figure 7 est un diagramme schématique représentant un synoptique d'un filtre de séparation (Filtre B ou Filtre H) dont la section FIR présente une fonction de transfert H. Léqende des fiqures et des abbréviations utilisées: A/N: Convertisseur Analogique - Numérique AA: Analyseur Audio et générateur de signal de référence AP: Amplificateur de Puissance Dm: Distance entre les sources de Basses et Hautes fréquences ERR: Erreur audible introduite par les haut-parleurs et l'enceinte Fe: Fréquence d'échantillonnage Filtre B: Filtre de séparation définissant la bande de fréquences attribuée au haut-parleur spécialisé dans la reproduction des Basses fréquences et incluant des compensations en amplitude en phase Filtre H: Filtre de séparation définissant la bande de fréquences attribuée au haut-parleur spécialisé dans la reproduction des Hautes fréquences et incluant des compensations en amplitude en phase FIR: Réponse Impulsionnelle Finie GB: Gain pour les Basses fréquences GH: Gain pour les Hautes fréquences H: Fonction de transfert HP3: Haut-Parleur pour les Basses fréquences HPH: Haut-Parleur pour les Hautes fréquences IAN: Interface Audio Numérique IIR: Réponse Impulsionnelle Infinie Logicl (L) : Logiciel qui gère les filtres numériques conformément aux critères de l'utilisateur. Exécuté sur une station hôte de type ordinateur ou intégré au système de traitement audio numérique MIC: Microphone Modèle (M) : Modèle psychoacoustique de l'organe auditif humain N/A: Convertisseur Numérique - Analogique Param (P) : Générateur de paramètres et de réponse impulsionnelle des filtres pour le PTNS PTNS: Processeur de Traitement Numérique des Signaux U: Interface Utilisateur Z-M: Ligne à retard de M échantillons pour les basses fréquences Z-N: Ligne à retard de N échantillons pour les hautes fréquences Le système actif numérique pour enceintes acoustiques selon la présente invention va maintenant être décrit de façon détaillée en référence aux figures 1 à 6. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques. FIG. 7 is a schematic diagram representing a block diagram of a separation filter (Filter B or Filter H), the FIR section of which has a transfer function H. Legend of the figures and abbreviations used: A / D: Analogue - Digital converter AA: Audio Analyzer and reference signal generator AP: Power Amplifier Dm: Distance between Low and High frequency sources ERR: Audible error introduced by the loudspeakers and the enclosure Fe: Sampling frequency Filter B: Filter separation defining the frequency band allocated to the loudspeaker specializing in the reproduction of Low frequencies and including phase amplitude compensations H filter: Separation filter defining the frequency band allocated to the loudspeaker specializing in the reproduction of High frequencies and including phase amplitude compensations FIR: Finite Impulse Response GB: Gain for Low frequencies GH: Gain for s High frequencies H: Transfer function HP3: Loudspeaker for Low frequencies HPH: Loudspeaker for High frequencies IAN: Digital Audio Interface IIR: Infinite Impulse Response Logicl (L): Software which manages the digital filters according to the criteria of the user. Executed on a computer-type host station or integrated into the digital audio processing system MIC: Microphone Model (M): Psychoacoustic model of the human auditory organ D / A: Digital-to-Analog converter Param (P): Generator of parameters and impulse response of the filters for the PTNS PTNS: Digital Signal Processing Processor U: User Interface ZM: M-sample delay line for low frequencies ZN: N-sample delay line for high frequencies The digital active system for loudspeakers according to the present invention will now be described in detail with reference to Figures 1 to 6. The equivalent elements shown in the various figures will bear the same reference numerals.

L'unité de traitement audio de l'invention est prévue pour des hautparleurs (HPB, HPH) montés dans une enceinte et alimentés par des amplificateurs de puissance (AP) indépendants qui reçoivent un signal numérique provenant d'une source sonore. The audio processing unit of the invention is intended for loudspeakers (HPB, HPH) mounted in an enclosure and supplied by independent power amplifiers (AP) which receive a digital signal from a sound source.

Si le signal à reproduire est fourni sous forme numérique, il est traité directement, tandis que s'il est fourni sous forme analogique, il doit être préalablement converti par un convertisseur analogique-numérique (A/N) sous forme numérique avant de subir le prétraitement. If the signal to be reproduced is supplied in digital form, it is processed directly, while if it is supplied in analogue form, it must first be converted by an analogue-to-digital (A / D) converter into digital form before undergoing the process. pretreatment.

Afin que les ondes de pression acoustiques générées par l'enceinte soient reproduites les plus fidèlement possible, il est nécessaire d'effectuer un étalonnage comportant les deux étapes suivantes: -linéarisation en amplitude et en phase de la réponse de chaque haut-parleur (HPB, HPH) de l'enceinte acoustique; et - optimisation en amplitude et en phase du couplage entre les haut-parleurs (HPB, HPH) afin que le rayonnement acoustique autour de l'enceinte présente le moins de lobes secondaires possibles (cf. figure 3). In order for the acoustic pressure waves generated by the enclosure to be reproduced as faithfully as possible, it is necessary to carry out a calibration comprising the following two steps: - amplitude and phase linearization of the response of each speaker (HPB , HPH) of the loudspeaker; and - optimization in amplitude and in phase of the coupling between the loudspeakers (HPB, HPH) so that the acoustic radiation around the enclosure has as few secondary lobes as possible (cf. FIG. 3).

Linéarisation de chaque haut-parleur individuellement La linéarisation en amplitude et en phase de la réponse de chaque haut-parleur (HPB, HPB) s'effectue conformément aux étapes suivantes: -mesure des non-linéarités présentées par l'ensemble haut-parleur-enceinte; - déduction à partir des mesures précédentes des compensations nécessaires en amont des amplificateurs de puissance (AP) qui alimentent les haut-parleurs (HPB, HPB) de sorte que l'ensemble soit perçu comme acoustiquement neutre par l'homme; - intégrations des compensations nécessaires aux filtres pour basses fréquences (Filtre B) et au filtre pour hautes fréquences (Filtre H) situé en amont des amplificateurs de puissance (AP) ; et - chargement et mise en service des nouveaux filtres dans le système de traitement numérique du signal équipé de processeurs spécifiques pour le traitement numérique des signaux. Linearization of each loudspeaker individually The amplitude and phase linearization of the response of each loudspeaker (HPB, HPB) is carried out in accordance with the following steps: -measurement of the non-linearities presented by the loudspeaker assembly- pregnant; - deduction from the previous measurements of the necessary compensations upstream of the power amplifiers (AP) which feed the loudspeakers (HPB, HPB) so that the whole is perceived as acoustically neutral by humans; - integration of the compensations necessary for the filters for low frequencies (Filter B) and for the filter for high frequencies (Filter H) located upstream of the power amplifiers (AP); and - loading and commissioning of the new filters in the digital signal processing system equipped with specific processors for digital signal processing.

Ainsi, le signal issu par exemple d'un disque compact ou d'un disque audio-vidéo subit un prétraitement tenant compte des non-linéarités présentées par l'ensemble haut-parleurs-enceinte de sorte qu'il puisse être reproduit acoustiquement de la manière la plus neutre possible. Thus, the signal from, for example, a compact disc or an audio-video disc undergoes a pre-processing taking into account the non-linearities presented by the speaker-enclosure assembly so that it can be reproduced acoustically from the sound system. as neutral as possible.

Pour le traitement numérique des signaux, on préfère utiliser un ou plusieurs processeurs rapides de type Processeur de Traitement Numérique des Signaux (PTNS) ou Digital Signal Processor (DSP). For digital signal processing, it is preferred to use one or more fast processors of the Digital Signal Processor (PTNS) or Digital Signal Processor (DSP) type.

L'étalonnage du procédé selon l'invention n'est pas nécessairement automatique et l'opérateur, au cours de l'étape d'étalonnage d'une enceinte acoustique qui sera vue plus loin, est seul juge de la pertinence des compensations (P) à apporter selon les informations fournies par les appareils de mesures (AA), les modèles psychoacoustiques (M) et le logiciel de configuration et de génération des filtres numériques (L). The calibration of the method according to the invention is not necessarily automatic and the operator, during the step of calibrating an acoustic enclosure which will be seen later, is the sole judge of the relevance of the compensations (P ) to be provided according to the information provided by the measuring devices (AA), the psychoacoustic models (M) and the software for configuring and generating digital filters (L).

Afin de fournir les compensations nécessaires en amont des amplificateurs de puissance (AP), le système actif numérique pour enceintes acoustiques selon la présente invention comprend un filtre numérique associé à chaque haut-parleur (HPB, HPH). Il s'agit préférentiellement d'un filtre numérique de type Filtre à Réponse Impulsionnelle Finie (FIR) ou hybride Filtre à Réponse Impulsionnelle Finie - Réponse Impulsionnelle Infinie (FIR-IIR). Chacun de ces filtres définit une bande de fréquences utile destinée à chaque haut-parleur (HPB, HPH) et déterminée par l'opérateur grâce à une interface utilisateur (U). In order to provide the necessary compensations upstream of the power amplifiers (AP), the digital active system for loudspeakers according to the present invention comprises a digital filter associated with each loudspeaker (HPB, HPH). It is preferably a digital filter of the Finite Impulse Response Filter (FIR) or hybrid Finite Impulse Response Filter - Infinite Impulse Response (FIR-IIR) type. Each of these filters defines a useful frequency band intended for each loudspeaker (HPB, HPH) and determined by the operator using a user interface (U).

Dans cette bande de fréquences utile, chaque filtre numérique présente une réponse en amplitude et en phase prévue pour compenser les non- linéarités d'amplitude et de phase du haut-parleur (HPB, HPH) qui lui est associé. Ceci permet de pré-compenser les défauts d'un haut-parleur (HPB, HPH) pour que l'onde de pression acoustique qu'il produit soit perçue comme acoustiquement neutre. In this useful frequency band, each digital filter has an amplitude and phase response provided to compensate for the amplitude and phase nonlinearities of the loudspeaker (HPB, HPH) associated with it. This makes it possible to pre-compensate the defects of a loudspeaker (HPB, HPH) so that the acoustic pressure wave that it produces is perceived as acoustically neutral.

La réponse de chaque filtre en amplitude et en phase en fonction de la fréquence est déterminée afin de minimiser l'erreur audible ERR. Pour ce faire, l'utilisateur, aidé du logiciel de configuration et de génération de filtre (L), définit le gain et la phase relative désirés aux différentes fréquences. Le logiciel transpose la réponse fréquentielle désirée en réponse temporelle interprétable par un processeur de traitement numérique de signaux. La technique d'échantillonnage fréquentiel peut être employée. Ensuite la réponse temporelle peut être obtenue par l'application d'une transformée de Fourier inverse. Pour une réponse en fréquence désirée et bornée, la réponse temporelle est de durée infinie. L'utilisateur définit donc la taille maximale que la réponse temporelle du filtre peut présenter. Cette durée dépend de la capacité mémoire et de la puissance de calcul du (ou des) processeur(s) de traitement numérique de signal mis à contribution. The response of each filter in amplitude and in phase as a function of frequency is determined in order to minimize the audible error ERR. To do this, the user, aided by the filter configuration and generation software (L), defines the desired gain and relative phase at the different frequencies. The software transposes the desired frequency response into a temporal response that can be interpreted by a digital signal processing processor. The frequency sampling technique can be used. Then the time response can be obtained by applying an inverse Fourier transform. For a desired and bounded frequency response, the temporal response is of infinite duration. The user therefore defines the maximum size that the temporal response of the filter can present. This duration depends on the memory capacity and the computing power of the digital signal processing processor (s) involved.

Par exemple, dans le cas d'un filtrage de type FIR, une convolution entre la réponse temporelle caractéristique du filtre et les échantillons d'entrée est effectuée. Pour obtenir une précision de linéarisation de la réponse en amplitude des haut-parleurs de l'ordre de 0,5dB à 10kHz, à une fréquence d'échantillonnage (Fe) classique de 96kHz, il est courant de dimensionner des filtres de séparation et de linéarisation de 500Taps, c'est-à-dire des filtres dont la dimension temporelle est de 500 échantillons et dont le temps de convolution est de 250 x Fe secondes. La charge de calcul est alors de 500 x 96000 = 48 millions de multiplications et accumulations par secondes (MMACS). Au moins deux filtres de ce type sont nécessaires: un pour les basses fréquences et un pour les hautes fréquences s'il n'y a que deux haut-parleurs dans l'enceinte. Effectuer ces filtrages requière une puissance de calcul de 96 MMACS. La plupart des processeurs spécialisés (DSP) sont capables d'effectuer une multiplication et accumulation par cycle de leur horloge interne. Dans le cas exposé, il faut donc que le processeur soit cadencé à une fréquence supérieure à 96MHz. For example, in the case of FIR type filtering, a convolution between the characteristic time response of the filter and the input samples is performed. To obtain a precision of linearization of the amplitude response of the loudspeakers of the order of 0.5dB at 10kHz, at a classic sampling frequency (Fe) of 96kHz, it is common practice to size separation filters and linearization of 500Taps, that is to say filters whose time dimension is 500 samples and whose convolution time is 250 x Fe seconds. The computational load is then 500 x 96000 = 48 million multiplications and accumulations per second (MMACS). At least two such filters are needed: one for low frequencies and one for high frequencies if there are only two speakers in the enclosure. Performing these filtering requires a computing power of 96 MMACS. Most specialty processors (DSPs) are capable of cyclically multiplying and accumulating their internal clocks. In the case presented, it is therefore necessary that the processor is clocked at a frequency greater than 96 MHz.

Une fois la réponse temporelle du filtre FIR tronquée, il faut alors la pondérer pour limiter l'impact que cette opération sur la nouvelle réponse fréquentielle correspondant à ce filtre tronqué. On peut utiliser en outre des fenêtres de pondération courantes de type Hamming, Hann, Blackmann, Chebychev. Once the temporal response of the FIR filter has been truncated, it must then be weighted to limit the impact that this operation has on the new frequency response corresponding to this truncated filter. It is also possible to use common weighting windows of the Hamming, Hann, Blackmann or Chebychev type.

Il est possible de vérifier l'erreur induite par la limitation de la durée de la réponse temporelle et sa pondération en lui appliquant une transformée de Fourier. Libre à l'utilisateur de modifier les paramètres afin d'approcher au mieux le résultat désiré. It is possible to verify the error induced by the limitation of the duration of the temporal response and its weighting by applying a Fourier transform to it. The user is free to modify the parameters in order to best approach the desired result.

Du fait de la limitation obligatoire de la durée de la réponse temporelle d'un filtre de type FIR, il est possible que la technique décrite ci dessus se révèle peu efficace pour linéariser les haut-parleurs à certaines fréquences, notamment aux fréquences basses. Due to the compulsory limitation of the duration of the temporal response of an FIR type filter, it is possible that the technique described above proves to be ineffective in linearizing the loudspeakers at certain frequencies, in particular at low frequencies.

On se réfère alors à la psychoacoustique. Des études statistiques ont montré que le système auditif humain tolérait quelques imperfections dans la restitution des sons. Nos essais et mesures confirment ces études. We then refer to psychoacoustics. Statistical studies have shown that the human hearing system tolerates some imperfections in sound reproduction. Our tests and measurements confirm these studies.

Par exemple, la notion la plus exploitée de la psychoacoustique est l'effet de masque. Un son fort couvre un son moins fort de fréquence proche. Ce son moins fort existe mais dans certaines conditions il ne sera pas entendu. Plus les fréquences sont basses plus ce phénomène est marqué. For example, the most exploited notion of psychoacoustics is the mask effect. A loud sound covers a less loud sound of near frequency. This quieter sound exists but under certain conditions it will not be heard. The lower the frequencies, the more marked this phenomenon.

Par exemple, la conversation entre deux personnes dans une rue peut devenir inaudible dès lors qu'un camion passe à proximité de ces personnes. For example, the conversation between two people in a street can become inaudible as soon as a truck passes near these people.

Un autre phénomène très important est la sensation de hauteur. Le système auditif humain arrive très bien à discerner une octave (un doublement de fréquence) dans la bande de fréquence environ 100Hz à environ 6kHz. Il est par contre incapable de le faire pour des fréquences au delà de environ 6kHz. L'échelle représentant la sensation de hauteur d'un son par rapport à sa fréquence a été établie et son unité est le Bark. Another very important phenomenon is the feeling of height. The human hearing system is very good at discerning an octave (a doubling of frequency) in the frequency band around 100Hz to around 6kHz. On the other hand, it is unable to do so for frequencies above about 6kHz. The scale representing the sensation of height of a sound in relation to its frequency has been established and its unit is the Bark.

Ces deux caractéristiques d'effet de masque et de sensation de hauteur sont à la base, en outre, des formats de compression MP3 et ATRAC de la musique. These two characteristics of mask effect and height sensation are the basis, moreover, of the MP3 and ATRAC compression formats of music.

Un autre phénomène intéressant dans notre cas est la sensibilité de l'oreille à la distorsion de phase. Nous avons pu observer que l'appareil auditif humain est sensible aux distorsions de phase. Cette sensibilité semble faible ou nulle aux limites du spectre audible (très grave approchant 20Hz, et très aiguës approchant 20kHz). La sensibilité est maximum aux fréquences médiums-aiguës. Bien entendu la sensibilité est variable d'un individu à l'autre. Another interesting phenomenon in our case is the sensitivity of the ear to phase distortion. We have observed that the human hearing system is sensitive to phase distortions. This sensitivity seems low or zero at the limits of the audible spectrum (very low end approaching 20Hz, and very high end approaching 20kHz). Sensitivity is maximum at mid-high frequencies. Of course the sensitivity is variable from one individual to another.

La puissance de calcul des processeurs de traitement numérique des signaux est limitée, les filtres FIR dimensionnés par la technique expliquée plus haut peuvent présenter des limitations de compensation à certaines fréquences. Puisque l'appareil auditif humain tolère des distorsions de phase aux fréquences extrêmes, on peut se permettre d'ajouter des sections IIR, induisant des distorsions de phase, sous forme d'égaliseur pour palier aux déficiences du filtrage de type FIR. The computing power of the digital signal processing processors is limited, the FIR filters sized by the technique explained above may have compensation limitations at certain frequencies. Since the human hearing aid tolerates phase distortions at extreme frequencies, we can afford to add IIR sections, inducing phase distortions, in the form of an equalizer to overcome the deficiencies of FIR type filtering.

Il est ainsi possible d'améliorer la pertinence de la linéarisation des haut-parleurs, au sens psychoacoustique, grâce à des filtres globaux hybrides FIR-IIR (voir figure 7). L'utilisateur contrôle et dimensionne l'importance et le nombre de sections d'égalisation de type IIR dans le filtre de séparation (Filtre B et Filtre H) afin d'optimiser le résultat. Sur la figure 7, seulement deux sections d'égalisations sont représentées. It is thus possible to improve the relevance of the linearization of the loudspeakers, in the psychoacoustic sense, thanks to global hybrid FIR-IIR filters (see figure 7). The user controls and sizes the size and number of type IIR equalization sections in the separation filter (Filter B and Filter H) in order to optimize the result. In Figure 7, only two equalization sections are shown.

Par exemple, il ne serait pas judicieux de placer une section de correction de type IIR à une fréquence de sensibilité maximum de l'oreille à la distorsion de phase, typiquement 3kHz. For example, it would not be wise to place a type IIR correction section at a frequency of maximum ear sensitivity to phase distortion, typically 3kHz.

Il est important de remarquer que, grâce au procédé de linéarisation des haut-parleurs (HPB, HPH) de l'invention, il est possible d'attribuer une gamme de fréquences étendue à un seul haut-parleur (HPB, HPH), la linéarisation compensant alors les non-linéarités de ce haut-parleur (HPB, HPH) aux fréquences où il n'est pas prévu de fonctionner à l'origine. It is important to note that, thanks to the method of linearizing the loudspeakers (HPB, HPH) of the invention, it is possible to assign an extended frequency range to a single loudspeaker (HPB, HPH), the linearization then compensating for the non-linearities of this loudspeaker (HPB, HPH) at frequencies where it is not originally intended to operate.

Par exemple, un haut-parleur spécialisé dans la reproduction de la bande de fréquences 1kHz à 15kHz, peut être linéarisé pour pouvoir reproduire fidèlement la bande de fréquences 800Hz à 20kHz. For example, a loudspeaker specialized in reproducing the frequency band 1kHz to 15kHz, can be linearized to be able to faithfully reproduce the frequency band 800Hz to 20kHz.

Ceci permet au concepteur d'enceinte acoustique de s'affranchir des contraintes mécaniques liées à l'emploi de plusieurs haut-parleurs spécifiques, parfois trois ou quatre, pour atteindre des niveaux de qualité satisfaisants sur toute la bande audible. Grâce à l'invention, il est ainsi possible de concevoir des enceintes acoustiques offrant une qualité de restitution sonore optimisée avec seulement deux types de hautparleurs spécifiques (HPB, HPH) dont la bande de fréquence a été étendue au delà de la bande de fréquence pour laquelle ils ont été prévus à l'origine, couvrant toute la gamme des fréquences audio (20Hz à 20kHz). This allows the speaker designer to overcome the mechanical constraints associated with the use of several specific loudspeakers, sometimes three or four, to achieve satisfactory levels of quality over the entire audible band. Thanks to the invention, it is thus possible to design acoustic speakers offering an optimized sound reproduction quality with only two types of specific loudspeakers (HPB, HPH) whose frequency band has been extended beyond the frequency band for which they were originally intended, covering the full range of audio frequencies (20Hz to 20kHz).

Moins il est nécessaire d'utiliser de haut-parleurs, plus il devient aisé d'optimiser l'emplacement physique des haut-parleurs (HPB, HPH) dans l'enceinte acoustique. Grâce à l'emplacement idéal des haut-parleurs (HPB, HPH) dans l'enceinte acoustique et au traitement selon l'invention, il devient possible d'obtenir un ensemble haut-parleurs-enceinte qui soit perçu comme acoustiquement neutre. The less need to use loudspeakers, the easier it becomes to optimize the physical location of the loudspeakers (HPB, HPH) in the loudspeaker. Thanks to the ideal location of the loudspeakers (HPB, HPH) in the acoustic enclosure and the treatment according to the invention, it becomes possible to obtain a loudspeaker-enclosure assembly which is perceived as acoustically neutral.

Optimisation du couplaqe des haut-parleurs une fois linéarisés L'optimisation en amplitude et en phase du couplage entre les hautparleurs (HPB, HPH) s'effectue grâce à des calages temporels et à la mise en place de filtres (Filtre B, Filtre H), qui par l'association avec leur haut-parleur respectif (HPB, HPH), permettent que l'onde acoustique émise ne présente pas de distorsion de phase dans la bande de fréquences critiques. Optimization of the coupling of the loudspeakers once linearized The amplitude and phase optimization of the coupling between the loudspeakers (HPB, HPH) is carried out thanks to time adjustments and the installation of filters (Filter B, Filter H ), which by association with their respective loudspeakers (HPB, HPH), ensure that the acoustic wave emitted does not present phase distortion in the critical frequency band.

A cet effet, chaque filtre numérique (Filtre B, Filtre H) associé à unhaut-parleur (HPB, HPH) est en outre associé à une ligne à retard (Z-M, ZN) paramétrable permettant d'ajuster l'alignement temporel des hautparleurs (HPB, HPH). Ceci fait que l'onde acoustique émise ne présente pas de distorsion de phase dans la bande de fréquences critiques indépendamment de la localisation des foyers acoustiques, du temps de réponse des haut-parleurs et du temps de calcul des filtres, et permet d'obtenir une réponse en phase linéaire de l'ensemble hautparleursenceinte du point de vue de l'onde acoustique. To this end, each digital filter (Filter B, Filter H) associated with a loudspeaker (HPB, HPH) is also associated with a configurable delay line (ZM, ZN) making it possible to adjust the temporal alignment of the loudspeakers ( HPB, HPH). This ensures that the emitted acoustic wave does not present any phase distortion in the critical frequency band regardless of the location of the acoustic foci, the response time of the loudspeakers and the calculation time of the filters, and makes it possible to obtain a linear phase response of the speaker assembly from an acoustic wave point of view.

Une ligne à retard numérique est généralement constituée par un tampon circulaire en mémoire. L'unité de retard est la période d'échantillonnage (Te). Le nouvel échantillon reçu est placé au fond du tampon et sortira de la mémoire après M ou N périodes d'échantillonnage, ce qui induira un retard de M x Te secondes ou N x Te secondes. A digital delay line is generally formed by a circular buffer in memory. The unit of delay is the sampling period (Te). The new sample received is placed at the bottom of the buffer and will leave the memory after M or N sampling periods, which will induce a delay of M x Te seconds or N x Te seconds.

Avec une ligne à retard, il est possible de compenser les distances mécaniques, donc de caler temporellement les origines des sons. Par exemple, si deux haut-parleurs identiques sont distants de DBH (voir fig. 2), le signal alimentant le haut-parleur placé devant devra être retardé pour que les sons arrivent en même temps à l'auditeur. Ce retard vaut Td = DBH / Ca, où Td est le retard nécessaire en secondes, DBH la distance entre les haut-parleurs en mètre et Ca la célérité du son dans l'air valant environ 340m/s. A l'aide d'une ligne à retard il est possible de virtuellement aligner les haut-parleurs. With a delay line, it is possible to compensate for mechanical distances, and therefore to fix the origins of sounds in time. For example, if two identical loudspeakers are distant from DBH (see fig. 2), the signal feeding the loudspeaker placed in front will have to be delayed so that the sounds reach the listener at the same time. This delay is equal to Td = DBH / Ca, where Td is the necessary delay in seconds, DBH the distance between the loudspeakers in meters and Ca the speed of sound in air being around 340m / s. Using a delay line it is possible to virtually align the loudspeakers.

La réponse linéaire en phase en fonction de la fréquence correspond à un retard de groupe constant pour toutes les fréquences. The linear phase response as a function of frequency corresponds to a constant group delay for all frequencies.

Un second avantage de l'utilisation d'une ligne à retard (Z-M, Z-N) paramétrable est de s'affranchir de la durée de convolution de la réponse temporelle des filtres avec le signal d'entrée, et donc de la complexité des filtres numériques. Il est en effet possible que la réponse temporelle des filtres de séparation et de linéarisation (Filtre H et Filtre B) n'aient pas la même durée, et donc ne prenne pas le même temps de calcul. A second advantage of using a configurable delay line (ZM, ZN) is to do away with the convolution time of the temporal response of the filters with the input signal, and therefore the complexity of digital filters. . It is indeed possible that the temporal response of the separation and linearization filters (Filter H and Filter B) do not have the same duration, and therefore do not take the same calculation time.

La ligne a retard permet donc de compenser les décalages temporels dus aux temps de convolution potentiellement différents des filtres (Filtre H, Filtre B) avec leur signal d'entrée et la distance physique entre les haut-parleurs (HPB, HPH) dans ou sur l'enceinte acoustique. The delay line therefore makes it possible to compensate for the time shifts due to the potentially different convolution times of the filters (Filter H, Filter B) with their input signal and the physical distance between the loudspeakers (HPB, HPH) in or on the loudspeaker.

C'est elle qui permet de réaliser une mise en phase acoustique des hautparleurs. It is this which makes it possible to achieve an acoustic phasing of the loudspeakers.

Ce procédé indépendant de calage temporel des sons émis par chaque hautparleur (HPB, HPH) permet d'optimiser l'implantation des haut-parleurs (HPB, HPH) dans l'enceinte afin d'améliorer considérablement le rayonnement de l'ensemble haut-parleurs-enceinte pour toutes les fréquences audio. This independent process of timing the sounds emitted by each loudspeaker (HPB, HPH) makes it possible to optimize the placement of the loudspeakers (HPB, HPH) in the enclosure in order to considerably improve the radiation of the loudspeaker assembly. loudspeakers for all audio frequencies.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, au cours de l'étalonnage de l'unité de l'invention, l'analyseur audio (AA) mesure la non- linéarité que le son subit par les haut-parleurs (HPB, HPH) et l'enceinte. Grâce au modèle psychoacoustique (M) de l'invention, le logiciel d'étalonnage (L) mis au point et conçu pour l'invention détermine alors l'importance de cette non-linéarité au sens de la perception humaine et donne une erreur audible à minimiser (ERR). In a preferred embodiment of the invention, during the calibration of the unit of the invention, the audio analyzer (AA) measures the non-linearity that the sound experiences by the loudspeakers (HPB, HPH) and the enclosure. Thanks to the psychoacoustic model (M) of the invention, the calibration software (L) developed and designed for the invention then determines the importance of this non-linearity in the sense of human perception and gives an audible error to minimize (ERR).

Les filtres de compensation pour les hautes fréquences (Filtre H) et les filtres de compensation pour basses fréquences (Filtre B), sont adaptés pour que l'erreur audible soit la plus faible possible. Compensation filters for high frequencies (Filter H) and compensation filters for low frequencies (Filter B), are adapted so that the audible error is as small as possible.

A noter qu'il en est de même pour les paramètres M et N définissant un retard de M ou N échantillons, et pour les gains GB et GH. Note that the same is true for the parameters M and N defining a delay of M or N samples, and for the GB and GH gains.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, il est bien entendu prévu que l'utilisateur puisse intervenir sur le modèle psychoacoustique (M) utilisé afin d'en modifier des paramètres à l'aide d'une interface utilisateur (U). Ceci permet par exemple d'adapter l'invention aux spécificités de l'audition d'un individu, à ses éventuels problèmes ou particularités auditives ou à certaines caractéristiques acoustiques du local d'écoute. In a preferred embodiment of the invention, it is of course provided that the user can intervene on the psychoacoustic model (M) used in order to modify its parameters using a user interface (U). This makes it possible, for example, to adapt the invention to the specificities of an individual's hearing, to his possible hearing problems or particularities or to certain acoustic characteristics of the listening room.

Dans le mode de réalisation préféré, l'enceinte acoustique est placée au centre d'un local traité acoustiquement pour présenter peu de résonances (idéalement une chambre sourde). In the preferred embodiment, the acoustic enclosure is placed in the center of an acoustically treated room so as to have few resonances (ideally an anechoic chamber).

Dans le mode de réalisation préféré, on utilise un microphone de mesure de précision étalonné. In the preferred embodiment, a calibrated precision measurement microphone is used.

Ce microphone est placé à une distance de 0,5 à 1,5m de l'enceinte lors de la phase d'étalonnage des haut-parleurs seuls. Le microphone est placé à une distance de lm à 3m lors de la phase d'étalonnage de l'ensemble haut-parleurs-enceinte. This microphone is placed at a distance of 0.5 to 1.5m from the speaker during the speaker-only calibration phase. The microphone is placed at a distance of 1m to 3m during the calibration phase of the speaker-enclosure assembly.

Dans le mode de réalisation préféré, le système de correction numérique connecté en amont aux amplificateurs de puissance (AP) qui alimentent les haut-parleurs (HPB, HPH) est associé à des convertisseurs numériqueanalogique (N/A) de haute précision. In the preferred embodiment, the digital correction system connected upstream to the power amplifiers (AP) which feed the loudspeakers (HPB, HPH) is associated with high precision digital-to-analog (D / A) converters.

Dans ce même mode de réalisation préféré, on utilise des amplificateurs de puissance (AP) qui n'induisent pas de distorsion de phase, ni d'amplitude. In this same preferred embodiment, power amplifiers (AP) are used which do not induce phase or amplitude distortion.

De même, dans le mode de réalisation préféré les algorithmes de filtrage (Filtre B et Filtre H) sont optimisés pour présenter une réponse temporelle la plus courte possible afin de limiter les effets de traînage. Likewise, in the preferred embodiment, the filtering algorithms (Filter B and Filter H) are optimized to present the shortest possible time response in order to limit the lag effects.

On peut également introduire une compensation des contraintes extérieures dans les critères à minimiser. Ces contraintes peuvent être liées à l'environnement d'écoute car la salle dans laquelle la musique va être reproduite peut, elle aussi, induire des distorsions. Ces distorsions qui sont généralement majoritairement liées aux dimensions de la salle, sont donc sensiblement invariables. Il s'agit des modes de résonance propres. Il est possible de les déduire par calcul ou par mesure et de les intégrer aux critères à minimiser. It is also possible to introduce a compensation for external constraints in the criteria to be minimized. These constraints can be linked to the listening environment because the room in which the music will be reproduced can also induce distortions. These distortions, which are generally mainly linked to the dimensions of the room, are therefore substantially invariable. These are the own resonance modes. It is possible to deduce them by calculation or by measurement and to integrate them into the criteria to be minimized.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, après étalonnage de chaque haut-parleur individuellement, après étalonnage de l'ensemble hautparleurs-enceinte, une fois les filtres de séparation et de linéarisation (Filtres H, Filtre B) en fonctionnement, on place le microphone de mesure à l'endroit normal d'écoute (entre 2 et 4m de l'enceinte) et on mesure les distorsions causées par le lieu d'écoute. Les résonances du lieu d'écoute créent des ventres et des noeuds de pression acoustique. Il est alors possible d'intégrer des compensations totales ou partielles de ces distorsions aux filtres Filtre H et Filtre B. La démarche est la même que pour l'étalonnage individuel des hautparleurs. Néanmoins, on préfèrera se limiter à une compensation sommaire des problèmes liés au lieu d'écoute afin de ne pas corrompre la linéarisation propre des haut-parleurs et de l'enceinte effectuée précédemment. In a preferred embodiment of the invention, after calibration of each loudspeaker individually, after calibration of the speaker-enclosure assembly, once the separation and linearization filters (Filters H, Filter B) are in operation, it is necessary to place the measurement microphone in the normal listening place (between 2 and 4m from the speaker) and the distortions caused by the listening place are measured. The resonances of the place of listening create bellies and knots of acoustic pressure. It is then possible to integrate total or partial compensations for these distortions in the Filter H and Filter B filters. The procedure is the same as for the individual calibration of the loudspeakers. Nevertheless, it will be preferable to limit ourselves to a summary compensation for the problems linked to the listening place so as not to corrupt the own linearization of the speakers and of the enclosure carried out previously.

Comme décrit précédemment, le paramétrage des filtres numériques du système de l'invention est effectué lors d'une phase d'étalonnage. Après avoir défini préalablement la bande de fréquences que chaque haut-parleur (HPB, HP,) doit reproduire, cet étalonnage s'effectue conformément aux étapes suivantes en utilisant un appareil de mesure audio (AA) et un microphone étalon (MIC) : Etalonnaqe du principe de linéarisation de chaque haut-parleur: 1) Génération et injection de signaux tests de référence dans chaque haut-parleur (HPB, HPH), tour à tour. As described above, the digital filters of the system of the invention are configured during a calibration phase. After having previously defined the frequency band that each loudspeaker (HPB, HP,) must reproduce, this calibration is carried out in accordance with the following steps using an audio measuring device (AA) and a standard microphone (MIC): Calibration of the principle of linearization of each loudspeaker: 1) Generation and injection of reference test signals into each loudspeaker (HPB, HPH), in turn.

2) Mesure tour à tour de la non-linéarité d'amplitude et de phase propre de chacun des haut-parleurs (HPB, HPH), c'est-à-dire les différences d'amplitude et de phase entre le signal de sortie théorique et le signal de sortie réel de chaque haut-parleur (HPB, HPH). 2) Measure in turn the amplitude and phase non-linearity of each of the loudspeakers (HPB, HPH), i.e. the amplitude and phase differences between the output signal theoretical and the actual output signal of each speaker (HPB, HPH).

3) Déduction des mesures précédentes de l'impact que les non-linéarités ont sur la perception du son par le système auditif humain en suivant des modèles psychoacoustique (M). On obtient ERR. 3) Deduction from previous measurements of the impact that non-linearities have on the perception of sound by the human auditory system by following psychoacoustic models (M). We get ERR.

4) A l'aide du logiciel (L), définition de la réponse en fréquence désirée pour les filtres (Filtre H, Filtre B) situés en amont des amplificateurs de puissance (AP) qui alimentent chacun un haut-parleur (HPB, HPH) de sorte que leur réponse en amplitude et en phase compense les irrégularités audibles de la réponse en amplitude et en phase du haut- parleur (HPB, HPH) qui lui est associé, dans la bande de fréquences qui lui a été attribuée. Ainsi le résultat est perçu comme acoustiquement neutre par l'homme. 4) Using the software (L), definition of the desired frequency response for the filters (Filter H, Filter B) located upstream of the power amplifiers (AP) which each feed a loudspeaker (HPB, HPH ) so that their amplitude and phase response compensates for audible irregularities in the amplitude and phase response of the loudspeaker (HPB, HPH) associated with it, in the frequency band which has been allocated to it. So the result is perceived as acoustically neutral by humans.

5) Intégration des compensations (P) précédemment définies dans le filtre de compensation pour les basses fréquences (Filtre B) et dans le filtre de compensation pour les hautes fréquences (Filtre H). Les compensations (P) incluent deux composantes principales qui sont: - la réponse temporelle totale ou partielle de la section FIR de chaque filtre, - éventuellement, le nombre de sections IIR, leur type et ordre, et leurs paramètres de gain, de fréquence et le facteur de qualité, 6) Mise en service des filtres (Filtre H et Filtre B), nouvelle mesure, on obtient un nouveau ERR. Si ERR n'est pas nulle ou négligeable, retour au point 1) et ajout de nouvelles compensations. 5) Integration of the compensations (P) previously defined in the compensation filter for low frequencies (Filter B) and in the compensation filter for high frequencies (Filter H). The compensations (P) include two main components which are: - the total or partial temporal response of the FIR section of each filter, - possibly, the number of IIR sections, their type and order, and their gain, frequency and the quality factor, 6) Putting the filters into service (Filter H and Filter B), new measurement, a new ERR is obtained. If ERR is not zero or negligible, return to point 1) and add new compensations.

Etalonnaqe du principe de couplaqe des haut-parleurs entre eux et avec l'enceinte acoustique: 1) Génération et injection d'un signal de composantes fréquentielles et temporelles connues comme par exemple un signal rectangulaire de fréquence variable, pouvant couvrir tout le spectre audible sélectionné. Ainsi, tous les haut-parleurs (HPB, HPH) de l'enceinte fonctionnent en même temps et chaque haut-parleur (HPB, HPH) reproduit une partie de ce signal selon la bande de fréquences qui lui a été confiée. Calibration of the principle of coupling of the loudspeakers with each other and with the acoustic enclosure: 1) Generation and injection of a signal of known frequency and time components such as for example a rectangular signal of variable frequency, which can cover the entire selected audible spectrum . Thus, all the loudspeakers (HPB, HPH) of the enclosure operate at the same time and each loudspeaker (HPB, HPH) reproduces a part of this signal according to the frequency band which has been entrusted to it.

2) Mesure de la non-linéarité d'amplitude et de phase de l'ensemble hautparleurs-enceinte causée par le couplage des haut-parleurs (HPB, HPH). 2) Measurement of the amplitude and phase non-linearity of the speaker-enclosure assembly caused by the coupling of the speakers (HPB, HPH).

3) Définition des paramètres (M, N) des lignes à retard (Z-N, Z-N) associées à chaque filtre numérique (Filtre B et Filtre H) en amont des amplificateurs de puissance (AP) qui alimentent chacun un haut-parleur (HPB, HPH) de sorte que le temps de propagation de groupe de l'ensemble précédent soit constant pour toutes les fréquences afin de minimiser l'erreur ERR. 3) Definition of the parameters (M, N) of the delay lines (ZN, ZN) associated with each digital filter (Filter B and Filter H) upstream of the power amplifiers (AP) which each feed a loudspeaker (HPB, HPH) so that the group delay of the previous set is constant for all frequencies to minimize the ERR error.

4) Intégration des paramètres de délais (M, N) précédemment définis et des paramètres de gain GB et GH associés au filtre de compensation pour les basses fréquences (Filtre B). 4) Integration of the delay parameters (M, N) previously defined and the GB and GH gain parameters associated with the compensation filter for low frequencies (Filter B).

Nouvelle mesure, on obtient un nouveau ERR. Si ERR n'est pas nulle ou négligeable, retour au point 1) et ajout de nouvelles compensations. New measurement, we get a new ERR. If ERR is not zero or negligible, return to point 1) and add new compensations.

Dans le cas où l'on souhaiterait intégrer des contraintes extérieures, telles que les modes de résonances propres de la salle d'écoute on peut ajouter les étapes d'étalonnage suivantes une fois les deux premières étapes réalisées: 1) Placement du microphone de mesure au lieu d'écoute normal. In the event that one wishes to integrate external constraints, such as the resonance modes specific to the listening room, the following calibration steps can be added once the first two steps have been carried out: 1) Placement of the measurement microphone instead of normal listening.

2) Génération et injection de signaux de tests de référence couvrant tout le spectre audible et excitant tous les haut-parleurs de l'enceinte. 2) Generation and injection of reference test signals covering the entire audible spectrum and exciting all loudspeakers in the enclosure.

3) Mesure et évaluation des distorsions induites par le lieu d'écoute. 3) Measurement and evaluation of the distortions induced by the place of listening.

4) Intégration de compensations totales ou partielles des ces distorsions aux filtres de compensation Filtre B et Filtre H 5) Nouvelle mesure, on obtient un nouveau ERR. Si ERR n'est pas nulle ou négligeable, retour au point 1) et ajout de nouvelles compensations. 4) Integration of total or partial compensations for these distortions in the compensation filters Filter B and Filter H 5) New measurement, a new ERR is obtained. If ERR is not zero or negligible, return to point 1) and add new compensations.

Dans les opérations d'étalonnage décrites ci dessus, il est possible de minimiser l'erreur au sens psychoacoustique ERR de manière semiautomatique ou automatique. Pour ce faire, l'utilisateur fixe tout d'abord la (ou les) fréquence de séparation. La minimisation de l'erreur peut être réalisée par le logiciel (L) exécutant, par exemple, un algorithme des moindres carrés, technique faisant partie des connaissances de l'ingénieur. L'intégration de l'erreur peut être faite sur une échelle de fréquences en Hertz ou une échelle de hauteur en Bark. In the calibration operations described above, it is possible to minimize the error in the psychoacoustic sense ERR in a semi-automatic or automatic manner. To do this, the user first sets the separation frequency (s). Minimization of the error can be achieved by software (L) executing, for example, a least squares algorithm, a technique within the knowledge of the engineer. The integration of the error can be done on a frequency scale in Hertz or a height scale in Bark.

On peut également envisager de nombreuses variantes des modes de réalisation précédents sans s'écarter de la portée de l'invention. It is also possible to envisage numerous variants of the preceding embodiments without departing from the scope of the invention.

On peut par exemple envisager d'intégrer des contraintes extérieures autres que les modes de résonances propres de la salle d'écoute telles que les distorsions créées par la présence d'un écran de type écran de cinéma trans-sonique devant l'enceinte. En effet, il est courant en application cinéma ou home-cinéma qu'un écran soit placé devant une enceinte acoustique. Cet écran induit inévitablement des distorsions d'amplitude et/ou de phase, essentiellement aux hautes fréquences. Ces distorsions sont très facilement compensées par le principe de l'invention comme décrit précédemment suivant le mode d'étalonnage décrit précédemment. For example, it is possible to envisage integrating external constraints other than the resonance modes specific to the listening room, such as the distortions created by the presence of a screen of the trans-sonic cinema screen type in front of the enclosure. In fact, it is common in cinema or home cinema applications for a screen to be placed in front of an acoustic speaker. This screen inevitably induces amplitude and / or phase distortions, essentially at high frequencies. These distortions are very easily compensated for by the principle of the invention as described above according to the calibration method described above.

On peut aussi envisager que la compensation des non-linéarités d'amplitude et de phase soit réalisée en amont des filtres de séparation par un filtre hybride FIR-IIR traitant toute la bande de fréquences audio (Filtre FT). Ce filtre peut éventuellement compenser les distorsions de phase que pourraient présenter les filtres de séparation s'ils sont de type récursifs (IIR). Les filtres de séparations ne serviraient alors qu'à effectuer une limitation de bande passante pour le haut-parleur qui leur est dédié. Nous estimons que pour atteindre des niveaux de qualité satisfaisant, il est nécessaire de prévoir un filtre de compensation globale FT d'une taille supérieure à 1000 Taps à une fréquence d'échantillonnage Fe de 96kHz. Les filtres de séparation de type IIR représentant une charge de calcul beaucoup plus faible pour le processeur de traitement numérique des signaux, donc négligeables, cette technique peut présenter un avantage. It is also conceivable that the compensation of the amplitude and phase non-linearities be carried out upstream of the separation filters by a hybrid FIR-IIR filter processing the entire audio frequency band (FT filter). This filter can possibly compensate for the phase distortions that the separation filters could present if they are of the recursive type (IIR). The separation filters would then only serve to limit the bandwidth for the loudspeaker dedicated to them. We estimate that to achieve satisfactory quality levels, it is necessary to provide a global compensation filter FT of a size greater than 1000 Taps at a Fe sampling frequency of 96kHz. Since the type IIR separation filters represent a much lower computational load for the digital signal processor, and therefore negligible, this technique may have an advantage.

Par exemple, si une enceinte acoustique inclue plus de deux types de hautparleurs, les besoins en puissance de calcul peuvent être limités à environ 100 MMACS avec cette technique. La majorité des ressources de calcul étant consommée par la convolution de la partie FIR du filtre FT avec le signal d'entrée. For example, if a loudspeaker includes more than two types of loudspeakers, the computational power requirements can be limited to around 100 MMACS with this technique. The majority of the computation resources being consumed by the convolution of the FIR part of the filter FT with the input signal.

On peut aussi envisager d'effectuer les filtrages numériques de type FIR dans le domaine fréquenciel sans s'éloigner de la portée de l'invention. Ceci est réalisable par un traitement temps-fréquence. Le signal d'entrée est découpé en segments temporels de l'ordre de 5 à 10ms avec un recouvrement de 50 à 75%. Une transformation de type Transformation de Fourier Rapide (FFT) est opérée sur chacun de ces segments pour obtenir des vecteurs images dans le domaine fréquenciel. La réponse fréquencielle du filtre de séparation est multipliée par le vecteur image du signal d'entrée dans le domaine des fréquences. Le signal filtré est reconstitué dans le domaine temporel par transformation inverse et recouvrement. Cette technique a pour inconvénient de faire l'hypothèse de la stationnarité du signal audio sur une courte durée. It is also possible to envisage carrying out digital filtering of FIR type in the frequency domain without departing from the scope of the invention. This is achievable by time-frequency processing. The input signal is divided into time segments of the order of 5 to 10 ms with an overlap of 50 to 75%. A transformation of the Fast Fourier Transformation (FFT) type is carried out on each of these segments to obtain image vectors in the frequency domain. The frequency response of the separation filter is multiplied by the image vector of the input signal in the frequency domain. The filtered signal is reconstructed in the time domain by inverse transformation and recovery. This technique has the drawback of assuming the stationarity of the audio signal over a short period of time.

On peut aussi envisager d'utiliser un amplificateur de puissance numérique au lieu d'utiliser des convertisseurs numérique/analogique (N/A) et des amplificateurs de puissances analogiques (AP). One can also consider using a digital power amplifier instead of using digital to analog converters (D / A) and analog power amplifiers (AP).

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Claims

1. Audio processing unit for correcting, compensating and linearizing the audio signal for a sound reproduction audio system comprising at least one sound reproduction acoustic enclosure comprising at least one, but preferably two loudspeakers (HPB, HPH) powered by independent power amplifiers (AP) which receive a digital signal from a sound source, this processing unit comprising one or more fast processors of the Digital Signal Processor (PTNS) or Digital Signal Processor (DSP) type for digital signal processing, characterized in that it comprises a psychoacoustic model (M) whose parameters can be modified by a user and a set of linearization filters for digital filtering in amplitude and in phase as a function of frequency, adapted to each loudspeaker (HPB, HPH) upstream of the power amplifiers (AP), the psychoacoustic model (M) making it possible to linearizing, in the sense of human perception of sounds, the response curve of at least one loudspeaker, automatically, semi-automatically or totally controlled by the user.

2. Audio processing unit according to claim 1, characterized in that each loudspeaker (HPB, HPH) is associated with a digital filter of Finite Impulse Response Filter (FIR) or so-called hybrid Finite Impulse Response Filter - Response. Infinite Impulse (FIR-IIR).

3. Audio processing unit according to the preceding claim, characterized in that it comprises a hybrid digital separation filter (filter B and filter H) each associated with a loudspeaker, this filter having a number of equalization sections of the type. IIR whose importance and characteristics are controlled by the user.

4. Audio processing unit according to claim 2 or 3, characterized in that each of the filters intended for each loudspeaker (HPB, HPH) is characterized by a useful frequency band determined by the operator by means of a user interface ( U) and may be wider than the normal operating frequency band of the loudspeaker.

5. Audio processing unit according to the preceding claim, characterized in that in its useful frequency band, each digital filter has an amplitude and phase response as a function of the frequency provided to compensate for the non-linearities of amplitude and of phase as a function of the frequency of the loudspeaker (HPB, HPH) associated with it.

6. Audio processing unit according to any one of the preceding claims, characterized in that each filter has an amplitude and phase response as a function of the frequency minimizing the audible error ERR obtained from the following steps: -l ' user, aided by filter configuration and generation software (L), defines the desired gain and relative phase at the different frequencies; the software (L) transposes the desired frequency response into a temporal response that can be interpreted by a digital signal processing processor.

7. Audio processing unit according to claims 1 or 3, characterized by a digital filter B and a digital filter H, each associated with a respective loudspeaker (HPB, HPH), and by the optimization in amplitude and in phase of the coupling between the loudspeakers (HPB, HPH) thanks to time locks, so that the generated acoustic wave does not present any phase distortion in the critical frequency band and that the acoustic pressure radiation of the enclosure is homogeneous .

8. Audio processing unit according to the preceding claim, characterized in that each digital filter (Filter B, Filter H) associated with a loudspeaker (HPB, HPH) is further associated with a delay line (ZM, ZN) configurable allowing to adjust the temporal alignment of the loudspeakers (HPB, HPH).

9. Sound reproduction audio system comprising at least one acoustic sound reproduction enclosure with at least two speakers (HPB, HPH), one specialized in bass reproduction (HPB) and the other specialized in medium reproduction. (HPH) supplied by independent power amplifiers (AP) which receive a digital signal from a sound source, characterized in that it further comprises an audio processing unit according to any one of the preceding claims.

10. A method of audio processing for linearization of an audio system according to the preceding claim, characterized in that the amplitude and phase linearization as a function of the frequency of the response of each loudspeaker (HPB, HPH) is carried out. by a filter ensuring digital filtering adapted to each loudspeaker according to the psychoacoustic model (M) in accordance with the following steps: measurement of the non-linearities presented by the loudspeaker-enclosure assembly; 35. deduction from the previous measurements of the compensations necessary upstream of the power amplifiers (AP) which feed the loudspeakers (HPB, HPH) so that the whole is perceived as acoustically neutral by man; integration of the necessary compensations for the filters for low frequencies (Filter B) and for the filter for high frequencies (Filter H) located upstream of the power amplifiers (AP) loading and commissioning of the new filters in the equipped digital signal processing system specific processors for digital signal processing.

11. Audio processing method according to the preceding claim, characterized in that the digital filtering in amplitude and in phase as a function of the frequency adapted to each loudspeaker is carried out by a digital filter with Finite Impulse Response (FIR), or said. hybrid Finite Impulse Response Filter - Infinite Impulse Response (FIR-IIR), associated with each speaker (HPB, HPH).

12. Audio processing method according to the preceding claim, characterized in that the parameters of the psychoacoustic model (M) used are modified using a user interface (U).

13. Audio processing method according to any one of the preceding claims 10 to 12, characterized in that the response of a filter in amplitude and in phase as a function of the frequency is determined in order to minimize the audible error ERR according to the requirements. following steps: 30. the user, aided by filter configuration and generation software (L), defines the desired gain and relative phase at the different frequencies; the software (L) transposes the desired frequency response into a temporal response that can be interpreted by a digital signal processing processor.

and in that the user controls and sizes the size and number of type IIR equalization sections in the global hybrid separation digital filter (Filter B and Filter H).

14. Audio processing method according to any one of the preceding claims 10 to 13, characterized in that the optimization in amplitude and in phase of the coupling between the loudspeakers (HPB, HPH) is carried out by time adjustments and the installation of filters (Filter B, Filter H), which associated with their respective loudspeakers (HPB, HPH), do not exhibit acoustic phase distortion in the critical frequency band.

15. Audio processing method according to the preceding claim, characterized in that the timing is performed using delay lines and in that for each of the digital delay lines the new sample received is placed at the bottom of the buffer and exits from the memory after M or N sampling periods, which will induce a delay of M x Te seconds or N x Te seconds.

16. Audio processing method according to the preceding claim, characterized in that the parameters M and N of the digital delay lines are established by measurement according to the following principle: 1) Generation and injection of a signal of frequency and time components known as for example a rectangular signal of variable frequency, which can cover the entire audible spectrum selected so that all the loudspeakers (HPB, HPB) of the enclosure operate at the same time and that each loudspeaker (HPB, HPH) reproduces a part of this signal according to the frequency band which has been entrusted to it.

2) Measurement of the amplitude and phase non-linearity of the speaker-enclosure assembly caused by the coupling of the speakers (HPB, HPH).

3) Definition of the parameters (M, N) of the delay lines associated with each digital filter (Filter B and Filter H) upstream of the power amplifiers (AP) which each supply a loudspeaker (HPB, HPH) so that the group delay of the previous set is constant for all frequencies in order to minimize the ERR error.

4) Integration of the previously defined delay parameters (M, N) associated with the compensation filter for low frequencies (Filter B).

5) New measurement, to obtain a new ERR value, if ERR is not zero or negligible, return to point 1) and add new compensations.

17. A method of calibrating the audio processing unit according to any one of the preceding claims from 10 to 16, characterized in that one proceeds according to the following two steps: linearization in amplitude and in phase as a function of the frequency of the response of each loudspeaker (HPB, HPH) of the loudspeaker; and optimization in amplitude and in phase of the coupling between the loudspeakers (HPB, HPH) so that the acoustic radiation around the enclosure has as few secondary lobes as possible.

18. The processing method as claimed in claim 17, characterized in that, during the calibration of the unit of the invention, an audio analyzer (AA) measures the non-linearity that the sound undergoes by the loudspeakers. (HPB, HPH) and the enclosure and in that the calibration software (L) determines the importance of this non-linearity in the sense of human perception thanks to the psychoacoustic model (M) and gives an audible error to minimize (ERR).